ECOLE NATIONALE DES PONTS ET CHAUSSEES.
ECOLES NATIONALES SUPERIEURES DE L’AERONAUTIQUE ET DE L’ESPACE, DES TECHNIQUES AVANCEES, DES TELECOMMUNICATIONS,
DES MINES DE PARIS, DES MINES DE SAINT-ETIENNE, DES MINES DE NANCY, DES TELECOMMUNICATIONS DE BRETAGNE.
ECOLE POLYTECHNIQUE ( Filière TSI ).
CONCOURS D’ADMISSION 2008 EPREUVE DE CHIMIE
Filière : PSI
Durée de l’épreuve : 1 heure 30 minutes L’usage d’ordinateur ou de calculatrice est interdit
Sujet mis à la disposition des concours : Télécom SudParis (ex INT), ENSTIM, TPE- EIVP.
Les candidats sont priés de mentionner de façon apparente sur la première page de la copie : CHIMIE 2008-Filière PSI
Cet énoncé comporte 7 pages de texte.
Si au cours de l’épreuve, un candidat repère ce qui lui semble être une erreur d’énoncé, il le signale sur sa copie et poursuit sa composition en expliquant les raisons des initiatives
qu’il est amené à prendre.
DEBUT DE L’ENONCE
LE SOUFRE
Les données numériques nécessaires à la résolution du problème sont regroupées à la fin de l'énoncé.
Le soufre est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de symbole S et de numéro atomique 16.
On le trouve dans beaucoup de minéraux (sulfures et sulfates) et même sous forme native, particulièrement dans les régions volcaniques.
I. Structure électronique du soufre et de composés oxygénés du soufre.
1- Donner la structure électronique de l’atome de soufre dans l’état fondamental.
On considère les espèces suivantes : SO
3, SOCl
2, SO
42-, l’atome de soufre est l’atome central.
2- Proposer une structure électronique de Lewis pour chacune de ces trois espèces.
3- Représenter leur géométrie d’après la méthode VSEPR.
II. Structure cristalline de la blende.
Le principal minerai de zinc est le sulfure de zinc ZnS de type blende. La blende, appelée aussi sphalérite, est la variété allotropique du sulfure de zinc qui cristallise dans le système cubique.
Dans le cristal de blende ZnS, les ions Zn
2+et S
2-jouent des rôles symétriques. On peut ainsi décrire la maille de ce cristal comme constituée d’un réseau cubique à faces centrées d’ions S
2-avec occupation de la moitié des sites tétraédriques par les ions Zn
2+.
4- Dessiner la maille conventionnelle et donner la coordinence des ions Zn
2+et S
2-. 5- Donner la formule littérale de la masse volumique ! de la blende en fonction du paramètre a de la maille, de la constante d’Avogadro N
Aet des masses molaires du zinc M(Zn) et du soufre M(S).
6- Calculer la plus petite distance entre les ions Zn
2+et S
2-dans la structure blende en fonction du paramètre a de la maille. La comparer aux rayons ioniques donnés et interpréter ce résultat.
III. Précipitation du sulfure de zinc.
Il est possible de précipiter ZnS dans l’eau selon la réaction Zn
(aq)2++ S
(aq)2"= ZnS
(s). On notera K
sla constante de solubilité correspondante.
Afin de mieux contrôler la taille et la morphologie des particules de ZnS, on a recours à une précipitation dite homogène où l’on génère H
2S in-situ par décomposition à chaud de thioacétamide TAA en milieu acide selon la réaction globale:
H3C C NH2 S
+ H
2O
H3C CNH2 O